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        中興路北延下穿南京長(zhǎng)江三橋高速公路組合鋼便橋設(shè)計(jì)與施工

        2011-08-03 02:17:14
        關(guān)鍵詞:三橋貝雷梁縱梁

        錢 濤

        (江蘇雷威建設(shè)工程有限公司,南京 210003)

        1 工程概況

        南京市雨花區(qū)中興路北延工程南起繞城公路板橋汽渡連接線,北至秦淮新河防洪堤,全線長(zhǎng)2670 m,路幅寬為50 m,在里程K0+769.179處直線下穿南京長(zhǎng)江三橋高速公路連接線,此處路幅寬度56.6~61 m。三橋產(chǎn)權(quán)單位要求在施工中不中斷連接線交通、不減少車道數(shù)量、不得采用上跨方案,施工時(shí)對(duì)三橋連接線影響時(shí)間應(yīng)最短,并最大限度保證其暢通。

        根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告,本區(qū)段地質(zhì)條件較差,公路路基下臥層為淤泥質(zhì)亞黏土覆蓋,厚度為12.5~21.6 m,壓縮比較高、微透水性,容許承載力為70 kPa。最終利用鐵路D型24 m施工便梁,改制成組合式鋼便橋來(lái)組織三橋高速公路連接線交通,下穿采用4孔(6+12.5+12.5+6)m分離式框架箱形結(jié)構(gòu)。箱形橋總高8.3 m,總長(zhǎng)65 m,分2節(jié)預(yù)制,每節(jié)32 m,中間設(shè)置1 m后澆帶,采用中繼間法頂進(jìn)施工,頂程為86.3 m。箱頂距離高速公路路面平均高度為1.34 m(圖1)。

        圖1 箱形橋橫斷面(單位:m)

        2 交通現(xiàn)狀及組織方案

        本工程穿越高速公路路基部分位于4個(gè)匝道匯合處,主線為雙向6車道,每個(gè)匝道為雙車道,施工時(shí)只有兩側(cè)匝道通車、主線段暫未通車。根據(jù)交通現(xiàn)狀,施工時(shí)將便橋設(shè)置在兩側(cè)匝道上來(lái)組織三橋連接線交通,主線段道路可以進(jìn)行破除和鋪設(shè)施工。進(jìn)行便橋安裝(或移裝)時(shí),需占用匝道,則提前將匝道與主線道路之間增設(shè)施工便道進(jìn)行彎道順接,以保證既有車道數(shù)量。

        交通組織按兩階段進(jìn)行,并不斷交替改道通行。第一階段為施工占用主線道路,車輛按原路線行駛;第二階段為施工占用匝道出入口,車輛從施工便道繞行(圖2)。

        圖2 臨時(shí)鋼便橋設(shè)置位置及交通組織示意

        3 組合鋼便橋橋跨結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工

        3.1 D24型組合施工便橋與貝雷梁便橋的比較

        用作高速公路的臨時(shí)便橋結(jié)構(gòu)一般采用貝雷梁結(jié)構(gòu)較多,而本工程受便橋高度和多次拆裝等因素影響,考慮了采用鐵路專用D24型施工便梁組裝結(jié)構(gòu),并對(duì)2種便橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了比較分析。

        (1)貝雷梁便橋在公路施工中由于其輕巧靈活,應(yīng)用比較廣泛,但也有其不足。

        ①自身高度高,加強(qiáng)型貝雷梁高度達(dá)到170 cm,由于貝雷梁本身采用高強(qiáng)螺栓鉸接連接,縱向和橫向在車輛荷載作用下變形大、撓度大,行車速度受到較大限制,一般限速15~30 km/h,由此影響高速公路通過(guò)能力,造成運(yùn)能損失。

        ②橫向路面占用寬度寬,D24型便梁拼裝成3車道,寬度為13.86 m,而采用貝雷梁拼裝成3車道,路幅寬度將達(dá)到17.4 m,需加寬3.54 m。

        ③貝雷梁標(biāo)準(zhǔn)橋面系均為下承式結(jié)構(gòu),當(dāng)拼裝成三車道時(shí)會(huì)在路面上造成6道高約0.9 m、長(zhǎng)24 m的主梁桁架,對(duì)高速公路行車造成安全隱患。

        (2)D24型施工便梁可以發(fā)揮出其低高度、大跨度、高強(qiáng)度、空間大、安全儲(chǔ)備高等特點(diǎn),具體有以下幾點(diǎn)。

        ①D24型便梁設(shè)計(jì)成上承式結(jié)構(gòu)后,其橋面可與既有高速公路路面路幅基本相同,給司機(jī)提供良好的安全運(yùn)行條件。

        ②在D24型便梁上設(shè)計(jì)有硬木墊層的組合式橋面結(jié)構(gòu),可對(duì)行車起到緩沖作用,同時(shí)也可以調(diào)節(jié)橋面縱、橫坡度。

        ③D24型便梁具有跨度大、自重輕、自身結(jié)構(gòu)高度低、拼裝速度快的特點(diǎn),可以滿足下穿箱形框架立交頂進(jìn)時(shí)低空結(jié)構(gòu)尺寸。

        ④D24型便梁可多孔進(jìn)行橫向連接,靈活性較大。

        ⑤D24型便梁原設(shè)計(jì)可承載鐵路機(jī)車重力,若用于公路汽車承載(活載為汽—20),則具有較高的安全系數(shù),按限速60 km/h行駛,可大大提高高速公路的運(yùn)能。

        根據(jù)長(zhǎng)江三橋公司對(duì)立交橋頂進(jìn)施工時(shí)要保證不中斷行車、不減少車道的要求以及交通現(xiàn)狀和公路行車的特點(diǎn),初期擬采用貝雷梁便橋結(jié)構(gòu),后經(jīng)調(diào)查研究、反復(fù)論證并征得三橋產(chǎn)權(quán)單位和交通管理部門同意,最終便橋設(shè)計(jì)采用了鐵路D型施工便梁架設(shè)方案。

        3.2 組合鋼便橋設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

        (1)主梁結(jié)構(gòu)體系

        采用D24型便梁主梁、橫梁和牛腿等主要構(gòu)件,把下承式鋼梁改為上承式鋼梁。為滿足2車道通行同時(shí)備用1車道,設(shè)計(jì)成橫向3跨一聯(lián)的組合鋼便梁,組裝后總寬為13.86 m,每聯(lián)便橋采用4片縱梁和3孔橫梁栓接而成(圖3)。主梁基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ),底部留3 m深帶土頂進(jìn),邊坡按照1∶1(圖4)。

        圖3 D24型組合鋼便橋結(jié)構(gòu)橫斷面(單位:mm)

        圖4 D24型組合鋼便橋結(jié)構(gòu)縱斷面(單位:m)

        (2)車道橋面體系

        因組合后的主梁頂比橫梁高0.21 m,為此把公路車道橋面設(shè)計(jì)成復(fù)合橋面,即在D24便梁橫梁上鋪設(shè)[10型鋼作為橋面縱梁,上滿鋪10 cm×10 cm方木作為橫梁,再鋪12 mm厚鋼板橋面,在12 mm厚橋面上焊接間距20 cm、厚6 mm、寬60 mm扁鋼作為車道防滑條,用M18螺栓與D24便梁連接牢固,另外在主梁縱梁上直接套裝6 mm厚花紋鋼板。組裝后的便橋兩側(cè)設(shè)置可拆卸防撞鋼欄桿,立桿采用125H型鋼,伸出橋面1.2 m高。底部焊接2道12 mm厚兩層鋼板并通過(guò)M18螺栓連接在縱梁外側(cè)肋板上,立桿上焊接鋼板卡槽,設(shè)置[18型鋼橫桿2道(圖5)。

        圖5 便橋橫梁上橋面系橫斷面(單位:mm)

        架設(shè)好的便橋端部在路幅13.86 m范圍與既有路面約有0.5 m寬空擋,此部位采用鋼結(jié)構(gòu)擋板隔離,其間采用砂加碎石人工夯實(shí)回填。因組裝后的便橋?yàn)樗?,而既有路面有縱橫坡,安裝后的便橋相比既有路面有不同程度高差,為了與既有路面順坡對(duì)接形成順暢路幅,采取在兩端橋頭以2%設(shè)置縱坡對(duì)接,用砂加碎石作為縱橫坡調(diào)節(jié)填料,最后在填料上鋪厚20 mm加防滑條鋼板作為兩端上橋過(guò)渡路面。

        通過(guò)上述方法,建成后便橋路幅除在便橋兩側(cè)設(shè)有防撞標(biāo)志外無(wú)任何遮擋之處,平坦順暢,行車視線良好。由于D24型便梁組拼成3孔橫向連接,整體剛度有較大改善,從實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)看,穩(wěn)定性良好。

        (3)結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

        為了保證安全,按照相關(guān)規(guī)范、規(guī)定和公路行車特點(diǎn)進(jìn)行了有關(guān)構(gòu)件的驗(yàn)算。

        計(jì)算荷載采用汽—20,限速60 km/h。不考慮鋼梁荷載的橫向分布,驗(yàn)算荷載以2車道荷載受力控制,主要檢算主梁、橫梁和主梁的拼接及橋面縱梁和橋面板。按不同荷載組合計(jì)算強(qiáng)度、撓度、剪切等,上述各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足要求。

        3.3 組合鋼便橋的施工要點(diǎn)

        (1)D24型施工便梁組裝和架設(shè)

        ①鋼便橋拼裝前先設(shè)置拼裝平臺(tái),在便橋兩端基礎(chǔ)位置搭設(shè)枕木垛,并用木板和鋼板調(diào)整高程,使其4個(gè)支點(diǎn)處在同一水平面上。

        ②便橋拼裝采用2臺(tái)吊機(jī)配合安裝,先吊裝第1片縱梁至條基上,安裝兩側(cè)和中間3道橫梁,再對(duì)位安裝另一片縱梁,同上完成第3和第4片縱梁,最后安裝其余橫梁。

        ③橫梁安裝時(shí),根據(jù)操作面至橫梁底高度,搭設(shè)臨時(shí)橫梁拼裝平臺(tái),便于橫梁安裝就位。

        (2)組合式鋼便橋的養(yǎng)護(hù)

        ①鋼便橋架設(shè)完成后,派專人24 h對(duì)鋼便橋梁體及邊坡進(jìn)行巡檢,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。雨季施工時(shí)需加強(qiáng)雨前、雨中、雨后三檢制度,確保鋼便橋安全穩(wěn)定。

        ②鋼便橋在投入使用過(guò)程中,每日進(jìn)行養(yǎng)護(hù),檢查螺栓松緊,并及時(shí)給絲扣上油。派專業(yè)人員檢查構(gòu)件是否有變形損壞,發(fā)現(xiàn)后立即更換。

        (3)組合鋼便橋的監(jiān)測(cè)防護(hù)及注意事項(xiàng)

        ①便橋架設(shè)完成后在便橋的最外側(cè)兩道縱梁端部以及條基上便梁梁端位置布置了觀測(cè)點(diǎn),開(kāi)通前和開(kāi)通后對(duì)便橋的沉降和位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

        ②第一次便橋架設(shè)后通車連續(xù)觀測(cè)3 d,經(jīng)觀測(cè),便橋端部的沉降量均在1 cm以內(nèi),且后2 d累計(jì)沉降量基本穩(wěn)定,無(wú)位移。

        ③本工程在高速公路上占道施工,施工時(shí)做好現(xiàn)場(chǎng)隔離,并委派專人進(jìn)行交通防護(hù),防止車輛超速,特別是大型機(jī)械設(shè)備作業(yè)時(shí),需設(shè)置警戒線,防止侵限危及高速公路行車安全。

        ④便橋使用施工過(guò)程中,全程加強(qiáng)對(duì)便橋基礎(chǔ)的沉降觀察,實(shí)行24 h值班制度。

        ⑤便梁構(gòu)件主要采用螺栓連接,因其承受沖擊和振動(dòng)荷載較大,需24 h不間斷對(duì)螺栓進(jìn)行擰緊檢查。

        ⑥便橋結(jié)構(gòu)為加工組裝而成,施工前對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行詳細(xì)的安全技術(shù)交底,并對(duì)加工平臺(tái)、加工組件進(jìn)行逐件復(fù)核,保證拼裝尺寸的質(zhì)量。安裝時(shí),針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的道路進(jìn)行精確定位,以保證框架橋主體結(jié)構(gòu)就位準(zhǔn)確(圖6)。

        圖6 組裝完成后的組合鋼便橋橋面

        4 結(jié)語(yǔ)

        本工程于2009年11月開(kāi)工,2010年7月完成箱身頂進(jìn)施工并于次月恢復(fù)高速公路正常通車,有效工期約9個(gè)月。頂進(jìn)施工為2個(gè)月,對(duì)三橋高速交通實(shí)際影響時(shí)間為1個(gè)月。尤其采用D24型鐵路便梁組裝成上承式組合鋼便橋,對(duì)施工期間公路行車是有利的。根據(jù)本工程實(shí)踐,D24型組合鋼便橋拆除、縱移、組裝及路面恢復(fù)5 d即可完成,基本保證了高速公路的暢通,大大減少了運(yùn)輸費(fèi)用的損失。在全國(guó)公路運(yùn)輸特別繁忙同時(shí)具備條件的情況下,本工程方案可供相關(guān)單位借鑒參考。

        [1]交通部公路司,中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)公路工程委員會(huì).JTG B01—2003公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:人民交通出版社,2004.

        [2]路橋集團(tuán)第一公路工程局.JTJ041—2000 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2000.

        [3]周水興,何兆益,鄒毅松,等.路橋施工計(jì)算手冊(cè)[M].北京:人民交通出版社,2001.

        [4]中鐵寶橋天元實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司.D型施工便梁使用說(shuō)明書[Z].陜西寶雞:中鐵寶橋天元實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司,2004.

        [5]交通部交通戰(zhàn)備辦公室.裝配式公路鋼橋使用手冊(cè)[Z].北京:交通部交通戰(zhàn)備辦公室,1998.

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